Qt编写自定义控件63-水波效果

一、前言

几年前就一直考虑过写这个控件了，在9年前用C#的时候，就看到过别人用C#写了个水波效果的控件，挺好玩的，当时看了下代码用的二维数组来存储变换的图像像素数据，自从学了Qt以后，有过几次想要用Qt写一个版本，当时功力尚浅，尝试过了没写成功，我记得还有个用汇编写的dll提供调用，那个效率贼高，用CPU绘制的话效率相对来说低很多。前阵子一个好友-离心泵(QQ:33522)恰巧写了个，我在他的基础上改进了一些功能，增加了一些接口设置，比如提供参数可以控制水波的消失速度，扩散的速度，水波的面积大小以及水波的深度等。

二、实现的功能

• 1:可设置显示的图像
• 2:可设置衰减系数,控制消失速度,值越小水波消失越快
• 3:可设置折射系数,控制扩散速度,值越大水波扩散越快
• 4:可设置石头大小,控制水波面积,值越大水波面积越大
• 5:可设置石头重量,控制水波深度,值越大水波深度越浪
• 6:目前采用的是cpu运算和绘制,图片越小越流畅

三、效果图

四、头文件代码

#ifndef WAVEWATER_H
#define WAVEWATER_H

/**
 * 水波效果控件 作者:离心泵(QQ:33522) 整理:feiyangqingyun(QQ:517216493) 2019-10-03
 * 1:可设置显示的图像
 * 2:可设置衰减系数,控制消失速度,值越小水波消失越快
 * 3:可设置折射系数,控制扩散速度,值越大水波扩散越快
 * 4:可设置石头大小,控制水波面积,值越大水波面积越大
 * 5:可设置石头重量,控制水波深度,值越大水波深度越浪
 * 6:目前采用的是cpu运算和绘制,图片越小越流畅
 */

#include <QWidget>
#include <QMap>

#ifdef quc
#if (QT_VERSION < QT_VERSION_CHECK(5,7,0))
#include <QtDesigner/QDesignerExportWidget>
#else
#include <QtUiPlugin/QDesignerExportWidget>
#endif

class QDESIGNER_WIDGET_EXPORT WaveWater : public QWidget
#else
class WaveWater : public QWidget
#endif

{
    Q_OBJECT
    Q_PROPERTY(int damping READ getDamping WRITE setDamping)
    Q_PROPERTY(int refractive READ getRefractive WRITE setRefractive)
    Q_PROPERTY(int stoneSize READ getStoneSize WRITE setStoneSize)
    Q_PROPERTY(int stoneWeight READ getStoneWeight WRITE setStoneWeight)
    Q_PROPERTY(QPixmap image READ getImage WRITE setImage)

public:
    explicit WaveWater(QWidget *parent = 0);
    ~WaveWater();

protected:
    void mousePressEvent(QMouseEvent *);
    void mouseMoveEvent(QMouseEvent *);
    void mouseReleaseEvent(QMouseEvent *);
    void paintEvent(QPaintEvent *);

private:
    int damping;            //波能衰减系数
    int refractive;         //波能折射系数
    int stoneSize;          //石头大小
    int stoneWeight;        //石头重量
    QPixmap image;          //渲染图片

    QImage imageRender;     //渲染像素图片
    QImage imageOrigin;     //渲染源
    QPixmap pixmap;         //渲染图片

    int	imageWidth;         //图片宽度
    int	imageHeight;        //图片高度
    int **waveBuffer1;		//波能缓冲区1
    int **waveBuffer2;		//波能缓冲区2

    bool isStoped;          //水波是否结束波动
    bool isPressed;         //鼠标是否按下
    QPoint lastPoint;       //鼠标按下出的坐标
    QTimer *timer;          //定时器绘制

private slots:
    //执行计算位图进行绘制
    void drawImage();
    //水波步进扩散
    void waveSpread();
    //渲染水波位图
    void waveRender();
    //扔石子
    void dropStone(int x, int y, int stoneSize, int stoneWeight);

public:
    int getDamping()        const;
    int getRefractive()     const;
    int getStoneSize()      const;
    int getStoneWeight()    const;
    QPixmap getImage()      const;

    QSize sizeHint()        const;
    QSize minimumSizeHint() const;

public Q_SLOTS:
    //设置衰减率系数
    void setDamping(int damping);
    //设置折射率系数
    void setRefractive(int refractive);
    //设置石头大小
    void setStoneSize(int stoneSize);
    //设置石头重量
    void setStoneWeight(int stoneWeight);
    //设置背景图片
    void setImage(const QPixmap &pixmap);
};

#endif // WAVEWATER_H

五、核心代码

void WaveWater::paintEvent(QPaintEvent *)
{
    if(image.isNull()) {
        return;
    }

    QPainter painter(this);
    painter.setRenderHints(QPainter::SmoothPixmapTransform);

    //如果停止阶段则绘制原图,否则绘制渲染图
    if (isStoped) {
        painter.drawPixmap(0, 0, image);
    } else {
        painter.drawPixmap(0, 0, pixmap);
    }
}

void WaveWater::drawImage()
{
    if(isStoped) {
        timer->stop();
    } else {
        this->waveRender();
        this->update();
    }
}

void WaveWater::waveSpread()
{
    quint32 counter = 0;
    // 波能渐变
    for(int h = 1; h < imageHeight - 1; h++) {
        for(int w = 1; w < imageWidth - 1; w++) {
            //波能扩散
            waveBuffer2[w][h] = ((waveBuffer1[w - 1][h] + waveBuffer1[w + 1][h] + waveBuffer1[w][h - 1] + waveBuffer1[w][ h + 1]) >> 1) - waveBuffer2[w][h];
            //波能衰减
            waveBuffer2[w][h] -= (waveBuffer2[w][h] >> damping);
            //判断波动释放结束
            if(waveBuffer1[w][h] - waveBuffer2[w][h]) {
                counter++;
            }
        }
    }

    //交换缓冲区
    int **temp = waveBuffer1;
    waveBuffer1 = waveBuffer2;
    waveBuffer2 = temp;

    //设置释放完成
    isStoped = counter ? false : true;
}

void WaveWater::waveRender()
{
    //先改变波纹振幅
    waveSpread();
    if(isStoped) {
        return;
    }

    int offsetX = 0;
    int offsetY = 0;

    //扫描位图
    for(int y = 1; y < imageHeight - 1; y++) {
        for(int x = 1; x < imageWidth - 1; x++) {
            //根据波幅计算位图数据偏移值,渲染点(x,y)对应原始图片(offsetX,offsetY)
            offsetX = x + ((waveBuffer1[x - 1][y] - waveBuffer1[x + 1][y]) >> refractive);
            offsetY = y + ((waveBuffer1[x][y - 1] - waveBuffer1[x][y + 1]) >> refractive);
            //复制象素
            if(0 <= offsetX && offsetX < imageWidth - 1 && 0 <= offsetY && offsetY < imageHeight - 1) {
                QRgb color = imageOrigin.pixel(offsetX, offsetY);
                imageRender.setPixel(x, y, color);
            }
        }
    }

    pixmap.convertFromImage(imageRender);
}

void WaveWater::dropStone(int x, int y, int stoneSize, int stoneWeight)
{
    isStoped = false;
    int posX = 0;
    int posY = 0;

    for(int h = -stoneSize; h < stoneSize; h++) {
        for(int w = -stoneSize; w < stoneSize; w++) {
            posX = x + w;
            posY = y + h;

            //控制范围,不能超出图片
            if(posX < 0 || posX >= imageWidth || posY < 0 || posY >= imageHeight) {
                continue;
            }

            //点(w,h)在一个圆形区域内,初始化波能缓冲区1
            if(h * h + w * w <= stoneSize * stoneSize) {
                waveBuffer1[posX][posY] = -stoneWeight;
            }
        }
    }
}

六、控件介绍

1. 超过160个精美控件，涵盖了各种仪表盘、进度条、进度球、指南针、曲线图、标尺、温度计、导航条、导航栏，flatui、高亮按钮、滑动选择器、农历等。远超qwt集成的控件数量。
2. 每个类都可以独立成一个单独的控件，零耦合，每个控件一个头文件和一个实现文件，不依赖其他文件，方便单个控件以源码形式集成到项目中，较少代码量。qwt的控件类环环相扣，高度耦合，想要使用其中一个控件，必须包含所有的代码。
3. 全部纯Qt编写，QWidget+QPainter绘制，支持Qt4.6到Qt5.13的任何Qt版本，支持mingw、msvc、gcc等编译器，支持任意操作系统比如windows+linux+mac+嵌入式linux等，不乱码，可直接集成到Qt Creator中，和自带的控件一样使用，大部分效果只要设置几个属性即可，极为方便。
4. 每个控件都有一个对应的单独的包含该控件源码的DEMO，方便参考使用。同时还提供一个所有控件使用的集成的DEMO。
5. 每个控件的源代码都有详细中文注释，都按照统一设计规范编写，方便学习自定义控件的编写。
6. 每个控件默认配色和demo对应的配色都非常精美。
7. 超过130个可见控件，6个不可见控件。
8. 部分控件提供多种样式风格选择，多种指示器样式选择。
9. 所有控件自适应窗体拉伸变化。
10. 集成自定义控件属性设计器，支持拖曳设计，所见即所得，支持导入导出xml格式。
11. 自带activex控件demo，所有控件可以直接运行在ie浏览器中。
12. 集成fontawesome图形字体+阿里巴巴iconfont收藏的几百个图形字体，享受图形字体带来的乐趣。
13. 所有控件最后生成一个动态库文件(dll或者so等)，可以直接集成到qtcreator中拖曳设计使用。
14. 目前已经有qml版本，后期会考虑出pyqt版本，如果用户需求量很大的话。
15. 自定义控件插件开放动态库使用（永久免费），无任何后门和限制，请放心使用。
16. 目前已提供32个版本的dll，其中qt_5_7_0_mingw530_32这个版本会一直保证最新的完整的。
17. 不定期增加控件和完善控件，不定期更新SDK，欢迎各位提出建议，谢谢！
18. Qt入门书籍推荐霍亚飞的《Qt Creator快速入门》《Qt5编程入门》，Qt进阶书籍推荐官方的《C++ GUI Qt4编程》。
19. 强烈推荐程序员自我修养和规划系列书《大话程序员》《程序员的成长课》《解忧程序员》，受益匪浅，受益终生！
20. SDK地址：https://gitee.com/feiyangqingyun/QUCSDK https://github.com/feiyangqingyun/qucsdk